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人组织激肽释放酶对脑组织的保护作用的研究进

2015-02-01 01:39 毕业

人组织激肽释放酶对脑组织的保护作用的研究进展
周乐平 王均炉
温州医学院附属第1医院麻醉科
1909年,Abelous等首次报告了尿液中具有降压作用的物质即
尿激肽释放酶.人尿激肽释放酶(human urinary kallikrein, HUK)是
分泌到尿液的组织激肽释放酶(human tissue kallikrein, HTK),它通
过激肽释放酶-激肽系统(kallikreinkinin system ,KKS)参与人体多
器官功能调节和多种病理生理过程,具有调节心血管,肾脏,神经系
统,调节葡萄糖代谢,舒张血管,参与炎症反应,疼痛刺激和休克反
应 [1~3].近年来随着分子生物学技术的发展,对人组织激肽释放酶
(HTK)的研究也日渐深入,涉及的领域也更广泛,如HUK在缺血/
再灌注损伤中的作用,KKS受体与新生血管形成的关系等.现就HUK
对脑组织保护作用的研究进展阐述如下.
1 组织激肽释放酶的生物学性质和作用机制
人体内的激肽释放酶包括血浆激肽释放酶和组织激肽释放酶,2
者分别由前激肽释放酶(prekalikrein)和激肽释放酶原(prokallikrein)
转换而来.血浆激肽释放酶催化高分子激肽原水解,生成缓激肽
(bradykinin)和胰激肽(kallidin)[3,4].在人体内,组织激肽释放酶
又称为胰/肾激肽释放酶[4],它能催化低分子激肽原水解,生成胰激肽.
缓激肽和胰激肽在激肽酶I的作用下羧基端水解掉Arg,分别生成
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des-Arg_-BK和des-Arg_-kallidin,后者仍具有生物活性,需要血管紧
张素转化酶或氨基肽酶才能完全灭活[3～5] 激肽主要与G蛋白耦联的
B1 R,B2 R结合发挥作用.B2 R为管家基因表达,是正常状态下激肽
发挥作用的主要受体,对缓激肽,胰激肽敏感;而B1R在炎症和缺血

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等损伤下诱导生成,对des-Arg_-kallidin,des-Arg -BK敏感,其中
B1 R对des-Arg_-kallidin的敏感度大于des-Arg -BK.目前认为B1R
可能参与损伤部位的炎症反应和循环改善,并在新生血管生成中起重
要作用[5,6].
激肽与受体结合后,激活NO-CGMP和PG-CAMP途径,从而调
节NO和PG等生物活性物质的释放来参与多器官功能调节和多种病
生过程,如抑制凋亡,炎症,肥大,纤维化,促进心肾脑血管的新生
血管的生成和脑的新生神经的生成[7,8].
2 组织激肽释放酶在心血管及肾脏的保护作用
HTK 广泛存在于人肾,心血管,中枢神经系统,胰,肠等脏器
中,并通过其代谢产物与受体结合,来发挥其广泛的病理生理作用[6].
其中以HTK 在心血管及肾疾病方面的研究最多.
KKS在维持正常血压,保护心脏方面起重要作用,KKS缺陷会
引起高血压,Berry在1989年对1份家族进行的研究显示HUK可减
少高血压的风险.许多高血压或心肌缺血再灌注(I∕R)模型的动物实
验表明,以腺病毒为载体的人组织激肽释放酶基因(ad. htk)转导能
降低高血压,缓解心肌肥厚和纤维化,还可提高心脏功能,减少心肌
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梗死范围,减少心肌I∕R后的室颤和凋亡[2,5].
HUK是1种显著的肾血管扩张剂,利尿剂,促钠排泄剂,能保
护肾脏.HUK下降会引起住院病人轻度肾病,严重者可引起严重肾
衰,KKS可通过抑制炎症和氧化酶来对抗高盐饮食或药物引起的肾衰
[2,9].
3 组织激肽释放酶对脑组织的保护作用
在人类,已证实组织激肽释放酶分布在丘脑,下丘脑,脑灰质,
脑干网状结构的神经元和腺垂体细胞及脉络丛细胞上[10].B2R在人星
形神经胶质,少突胶质细胞,小胶质细胞,脑血管内皮细胞,大脑皮
质,纹状体,丘脑,下丘脑的神经元上都有表达.而B1R在丘脑,下
丘脑的神经元和基底动脉中有表达 [6,11].体外研究显示人类B1R在血
管内皮细胞,大动脉的平滑肌细胞,冠状动脉,肌性小动脉中都有存
在[12].在缺血等损伤或炎症时,B1R表达上调.这些都为组织激肽释
放酶通过代谢产物激肽结合B1R和B2R来保护脑组织提供了前提,
具体的神经保护作用及其作用机制表现如下:
3.1 扩张脑动脉,改善缺血脑组织血供和氧供
人们对脑缺血的病理生理进行了深入研究,并提出了多种学说,但
迄今为止没有1种机制能完全阐明脑缺血的损伤机制.现认为参与脑
缺血损伤的分子机制有兴奋性氨基酸的释放,钙离子稳态失衡,自由
基的形成,蛋白酶的激活及NO的介导作用等[13,14].
NO在脑缺血损害中所起的作用1直是研究的热点.NO具有神经
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保护和神经毒素双重作用.目前认为NO的双重作用与其产生来源有
关,NO由NOS 催化底物L - 精氨酸合成.NOS 可分为结构型(cNOS)
和诱导型(iNOS) ,cNOS 包括内皮源性(eNOS) 和神经源性(nNOS) .
实验证明,源于iNOS和nNOS过度表达所形成的NO有神经毒性,而源
于eNOS所产生的NO却有神经保护作用[15].所以能通过上调eNOS来
增加NO的药物能起神经保护作用.
B1R和B2R是特殊的可调节的G蛋白耦联受体,已证实它们在内皮
细胞中的细胞信号转导通路相同.当激肽与B1 R或B2 R结合后,受体
胞内端耦联的G蛋白激活磷酸酯酶C(PLC)激活,PLC进1步水解4,5-
2磷酸肌醇(IP3),IP3弥散到胞浆中与肌浆网中IP3受体结合,引起
贮库中Ca2+释放,细胞外Ca2+内流,使细胞内Ca2+增加,最后激活eNOS,
产生NO.胞内Ca2+增加还激活磷脂酶A2(PLA2),诱生PGI2
[11,9].
Lamontagne,Be lichard 等指出des-Arg_-BK扩血管作用至少部分由
NO介导,PG似乎不重要[16].激肽扩张脑动脉的作用部分来自NO的
释放[8].
急性中风病人在缺血发作起始后8天期间外周循环中胰激肽升高 您可以访问中国科教评价网（www.NsEac.com）查看更多相关的文章。
[11].Simone [17]等研究显示:22例较大梗死灶的大脑中动脉闭塞患者
较14例正常成人,其组织激肽释放酶浓度呈升高趋势,胰激肽浓度升
高.这些都说明在缺血脑组织中,组织激肽释放酶和胰激肽激活.胰
激肽具有明显的扩张血管作用.胰激肽及其代谢物des-Arg_-kallidin
能分别与B2R,B1R结合并释放NO,扩张脑动脉.在正常人和动物,扩
血管作用主要由B2R介导;而在炎症或缺血等损伤情况下,主要由新表
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达的B1R介导扩血管作用.如在病理情况下,B1R显示出比B2R更明显
的扩张冠脉的作用[12,16,18].
在急性脑梗死等缺血性损伤时,缺血部位血管细胞被诱导生成
B1R,此时激肽即与B1R结合扩张缺血区脑组织的动脉血管,从而改
善缺血脑组织血供和氧供.
3.2促进缺血脑组织的新生血管的生成
在外周血管病的病人和动物模型中显示KKS上调,KKS在心肌
/4肢缺血性疾病中的促进新生血管形成和抑制细胞凋亡中起重要作
用.有理论认为,激肽通过增强血管形成对缺血组织存在长时间的保
护作用.局部转导HTK基因能引起该区血管生成和促进组织恢复.
活体实验表明,HTK 基因转导能促进兔角膜新生血管的生成和毛细
血管增生.有研究表明,低剂量(106 PFU)的ad. htk 转导入小鼠能
促进4肢肌肉毛细血管,动脉的生长,107 PFU的ad.htk可使微血管
进1步扩张.对链脲霉素引起的糖尿病小鼠,局部予KLK能使其后
肢骨骼肌微血管减少的进程中止.这1作用是通过抑制凋亡,促进血
管再生来实现的.运用组织激肽释放酶抑制剂KLK结合蛋白抑制
KLK后,可观察到其抑制毛细血管内皮的增值并诱导其凋亡,最终
抑制新生血管的形成[2,19-21].
在体外研究中发现,激肽通过IP3-AKt/蛋白激酶B(即IP3-AKt-
B)或钙调蛋白途径激活内皮1氧化氮合酶(eNOS),从而使血管内皮 （科教作文网 zw.nseac.com整理）
生长因子受体通过eNOS介导引起基质层内皮细胞形成.体内研究表
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明,AKt-B和eNOS与ad.htk引起的新生血管形成通路是功能相关
的.ad.htk诱导生成的激肽与血管内皮生长因子A共同发挥以下作用:
诱发血管生成,产生NO,舒张血管[19].
药理学研究表明:B1R在毛细血管增殖方面起作用[22-26].B1R在
缺血性损伤中不仅直接调解内皮细胞的生长和存活(激肽能有效吸引
白细胞,白细胞是产生内皮细胞生长因子需要的),还能通过增加血
管外血浆蛋白的渗出来参与缺血后新生血管的生成(这些蛋白为血管
形成提供临时支架).新近有研究表明:遗传性B1R缺乏则修复性的
新生血管就不能形成[19, 20,27].所以,B1R在促进缺血组织的新生血管
的生成中起重要作用.
在急性脑缺血和细胞损伤时,缺血部位细胞B1R表达上调,组织
激肽释放酶通过代谢产物des-Arg_-kallidin与B1R结合,并进1步通
过IP3-AKt-B或钙调蛋白途径激活内皮1氧化氮合酶(eNOS),从
而促进缺血脑组织的新生血管的生成.
3.3促进神经胶质细胞迁移和抑制细胞凋亡,减少炎症细胞的侵润
不同的动物模型都表明组织激肽释放酶(KLK)通过抑制细胞凋
亡和炎症细胞侵润来减少心肾脑等器官损伤[2,28].Julie Chao和 Lee
Chao在阻断大脑中动脉(MCAO)造成大鼠局部脑缺血的模型中,
将ad.htk导入脑室后,能明显减少缺血诱导的神经功能损伤,缩小脑
梗死面积,促进神经胶质细胞存活和迁移至缺血性半影区和中心,减
少神经细胞和神经胶质细胞的凋亡,炎症细胞的侵润,促进新生血管
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生成和神经细胞再生,从而提高了存活率[8].脑MCAO后静脉持续
微泵输入人组织激肽释放酶对缺血再灌注引起的行动障碍等神经功 （科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理）
能恢复有直接作用[29].
MCAO引起的脑缺血再灌注破坏了血脑屏障,KLK基因或蛋白
可通过血脑屏障进入脑缺血损伤区,进而发挥神经保护作用[29].形态
学分析显示:KLK基因转导增强了存活率,促进神经胶质细胞迁移
至缺血性半影区和中心.KLK基因导入后细胞存活率提高与与升高
脑中NO水平和phospho-Akt,Bcl-2水平,减少半胱天冬酶-3活化,
降低NAD(P)H氧化酶活性,抑制超氧化物产生有关.这说明KLK
基因或蛋白转入对脑缺血性损伤的保护作用不依赖于其扩血管,降血
压作用,而是通过以下途径:促进神经胶质细胞存活和迁移,通过抑
制氧化应激和抑制Akt-Bcl-2信号转导通路来抑制凋亡[8].
研究显示激肽在细胞迁移和凋亡方面的效应能被B2 R拮抗剂艾
替班特阻滞,表明B2 R介导这些作用,B2 R在保护缺血脑卒中的作
用同时也在B2 R缺陷鼠中得以证实.B2 R缺陷鼠在缺血再灌注(I/R)
损伤后比野生型鼠表现出更明显的梗死范围和凋亡,更严重的行动障
碍.它们在缺血第1天白细胞聚集比野生型鼠减少,但在缺血第3天
白细胞聚集比野生型鼠多.有研究显示早期(脑缺血0.25 h～6.25 h)
用B2 R拮抗剂可通过抑制水肿形成来减弱1过性脑缺血损伤.以上
表明B2R有双重的效应:缺血早期促进炎症细胞的侵润,引起血管渗
透性增加,但晚期通过促进Akt磷酸化,降低NAD(P)H氧化酶活性,
抑制超氧化物起神经保护作用[8, 29].
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3.4.拮抗血管损伤,抑制动脉肥厚
Murakami等在给行血管球囊成形术后鼠左颈总动脉局部转导
KLK基因后,动脉内膜/中膜比值明显比对照组低,这1作用被NOS
抑制剂L-NAME拮抗,说明它是NO依赖性的.Emanueli等在鼠动脉
重构模型中,发现全身给KLK基因通过改变血管剪切应力来减少新内
膜形成[2].zhang等在高盐饮食引起的鼠高血压脑出血模型中转导 （转载自http://zw.NSEAC.com科教作文网）
KLK基因后,显著缓解高血压,抑制动脉肥厚,减轻脑血肿,正是通
过以上作用,组织激肽释放酶在高血压脑出血中起到了重要保护作
用,从而使动物死亡率下降[28].
4 小结
人们对人组织激肽释放酶的认识随着实验技术的发展在不断深
化,不但在心血管肾脏疾病方面,而且在脑保护方面的作用更是成为
研究的热点.上述关于人组织激肽释放酶对脑组织的保护作用的结果
提示,它对于临床脑缺血性损伤具有潜在的应用价值.持续输入组织
激肽释放酶蛋白或通过基因转导将是今后脑缺血性发作的治疗目标.
国内已成功从人尿液中提取出组织激肽释放酶即人尿激肽释放酶
(HUK),目前该药还处于IV期临床试验,相关研究有待进1步进行.
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